工業(yè)用機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘摘 要要機(jī)器人學(xué)是涉及電子精密機(jī)械、空間機(jī)構(gòu)學(xué)、操縱動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等的一門系統(tǒng)工程的學(xué)科。機(jī)器人技術(shù)是近 30 年來迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它代表了機(jī)電一體化的最高成就。本論文結(jié)合理論與實(shí)踐，對(duì)五自由度機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)控制系統(tǒng)，及其它一些系統(tǒng)進(jìn)行了研究。本文是對(duì)以氣壓為動(dòng)力源的機(jī)械加工用機(jī)器人的設(shè)計(jì)說明。它由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成。本設(shè)計(jì)說明書是機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)論文，是經(jīng)過查閱大量參考資料后對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)械人具體設(shè)計(jì)過程的一個(gè)詳細(xì)說明。在正文部分，說明了該機(jī)器人整體的規(guī)格參數(shù)，并論證了手臂升降及回轉(zhuǎn)裝置的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，然后詳細(xì)說明了各個(gè)單元模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算,也

2、介紹了液壓緩沖器系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 氣動(dòng)氣動(dòng) 模塊化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)AbstractThe robotics is an course, which involves the precise machine, the space organization, manipulated the dynamics, person with machine engineering learns a system engineering of etc.Technology of Robot is a new technology which has devolopped rapidl

3、y for about 30 years. It delegates the tiptop achievement of the system of mechanics and electronics. This paper studies on the control system，mechanical system and other systems of a robot of five-degree freedom.This paper is the design illustration about programmed controlling robot for machining,

4、 which is droved by gassiest pressure. The industry robot is usually made up of operating system, driving and controlling system. This thesis is the design courses of the General Industrial Robot For Machining. Written after looking up lots of materials, the article is the detailed explain of the co

5、urses about the design.On the main part of the text, this paper narrated the standard parameters, and enhanced the best design idea of the machine arm, the machine fingers and machine body, and then it detailed the design parameters and the calculating way. It also introduced the buffer to the hydra

6、ulic pressure at the same time. Keywords: Industry mechanical robot Air powered Mdulation designI目目 錄錄緒論緒論.11. 國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).12. 工業(yè)機(jī)器人研究的意義.2第一章第一章 原理方案設(shè)計(jì)原理方案設(shè)計(jì).31.1 了解設(shè)計(jì)問題，明確設(shè)計(jì)目標(biāo) .31.2 功能原理設(shè)計(jì) .51.2.1 問題的抽象化.51.2.2 功能分析.51.2.3 功能組合.51.3 解決原理.61.4 原理方案評(píng)價(jià)與決策.9第二章第二章 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì).102.1 驅(qū)動(dòng)方案的分析與選擇 .102.1.1

7、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn).102.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則.132.2 緩沖方案的分析及選擇.14第三章第三章 緩沖裝置分析與計(jì)算緩沖裝置分析與計(jì)算.163.1 緩沖裝置的分析.163.2 緩沖計(jì)算.163.3 定位誤差計(jì)算.173.4 綜合分析 .18第四章第四章 氣路的分析與計(jì)算氣路的分析與計(jì)算.214.1 氣路的一般分析.214.2 壓縮空氣管道管徑和壓力降的計(jì)算.21第五章第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.24總總 結(jié)結(jié).25致致 謝謝.26參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).271緒論緒論1.1. 國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)機(jī)器人，英語為 ROBOT，意思是一種干臟活的人

8、形機(jī)器。它體現(xiàn)了人類長(zhǎng)期以來的一種愿望，即創(chuàng)造一種像人一樣的智能機(jī)器，以便能夠代替人去進(jìn)行各種各樣的工作。美國(guó)是現(xiàn)代機(jī)器人的故鄉(xiāng)。50 年代，發(fā)明家英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅特”公司，并生產(chǎn)出了第一批工業(yè)機(jī)器人“尤尼梅特” 。1962 年，機(jī)械與鑄造公司研制出了“沃爾薩特蘭”工業(yè)機(jī)器人。這兩種機(jī)器人是世界上最早、最有名的機(jī)器人。至今，它們?nèi)栽谑褂谩?968 年，斯坦福研究所研制出了世界上第一臺(tái)智能機(jī)器人。70 到 80 年代，是美國(guó)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)期。從機(jī)器人誕生到本世紀(jì) 80 年代初，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的發(fā)展過程。到了 90 年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的

9、快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。除了工業(yè)機(jī)器人水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。近年來，人類的活動(dòng)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā)展。像海洋開發(fā)、宇宙探測(cè)、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提出了自動(dòng)化和機(jī)器人化的要求。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點(diǎn)是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對(duì)機(jī)器人的要求更高，需要機(jī)器人具有行走功能，對(duì)外感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等，是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德

10、國(guó)的KUKA、CLOOS，瑞典的 ABB，意大利的 COMAU 及奧地利的 IGM 公司。工業(yè)機(jī)器人已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、工廠自動(dòng)化(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)工具。我們國(guó)家在機(jī)器人的研究，在 20 世紀(jì) 70 年代后期，當(dāng)時(shí)我們?cè)趪?guó)家北京舉辦一個(gè)日本的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品展覽會(huì)，在這個(gè)會(huì)上有兩個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)是數(shù)控機(jī)床，一個(gè)是工業(yè)機(jī)器人，這個(gè)時(shí)候，我們國(guó)家的許多學(xué)者，看到了這樣一個(gè)方向，開始進(jìn)行了機(jī)器人的研究，但是這時(shí)候研究，基本上還局限于理論的探討階段，那么真正進(jìn)行機(jī)器人研究的時(shí)候，是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時(shí)候，是在 1986 年我們國(guó)家成

11、立了 863 計(jì)劃是高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，就將機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)重要的發(fā)展的主題，國(guó)家投入將近幾個(gè)億的資金開始進(jìn)行了機(jī)器人研究，使得我們國(guó)家在機(jī)器人這一領(lǐng)域得到很快地、迅速地發(fā)展。目前主要單位像中科院沈陽自動(dòng)化所，原機(jī)械部的北京自動(dòng)化所，像哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，清華大學(xué)，還包括中科院北京自動(dòng)化所等等的一些單位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前這幾年來看，我們國(guó)家在高校里邊，2有很多單位從事機(jī)器人研究，很多研究生和博士生都在從事機(jī)器人方面的研究，目前我們國(guó)家比較有代表性的研究，有工業(yè)機(jī)器人，水下機(jī)器人，空間機(jī)器人，核工業(yè)的機(jī)器人，都在國(guó)際上應(yīng)該處于領(lǐng)先水平，總體上我們國(guó)

12、家與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在很大的差距，主要表現(xiàn)在，我們國(guó)家在機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化方面，目前還沒有固定的成熟的產(chǎn)品，但是在上述這些水下、空間、核工業(yè)，一些特殊機(jī)器人方面，我們?nèi)〉昧撕芏嘤刑厣难芯砍删汀，F(xiàn)已開發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗(yàn)、真空、自動(dòng)導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。2.2. 工業(yè)機(jī)器人研究的意義工業(yè)機(jī)器人研究的意義工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)金屬于一體的重要現(xiàn)代化制造業(yè)自動(dòng)化裝備工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上,它是機(jī)器人家族中最重要的成員,工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)

13、 、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成, 是一種仿人操作、自動(dòng)控制,可重復(fù)編程,能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備,工業(yè)機(jī)器人包括模仿人類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)型工業(yè)型機(jī)器人,直角坐標(biāo)型機(jī)器人,園柱坐標(biāo)型機(jī)器人、球坐標(biāo)型機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、焊接機(jī)器人等。據(jù)專家預(yù)測(cè)，工業(yè)機(jī)器人的研究工作已向仿人化特種化智能化發(fā)展我們著手設(shè)計(jì)的門架機(jī)器人屬特種化機(jī)器人，所以工業(yè)機(jī)器人的研究具有重大的意義。隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)力飛躍發(fā)展，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動(dòng)化，并減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，已愈來愈引起人們的重視。3第一章第一章 原理方

14、案設(shè)計(jì)原理方案設(shè)計(jì)1.11.1 了解設(shè)計(jì)問題，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)了解設(shè)計(jì)問題，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)1.1.11.1.1 意義和任務(wù)意義和任務(wù)由于原理方案設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的第一步，是對(duì)產(chǎn)品成敗好壞起決定性作用的工作，所以必須慎重。構(gòu)成設(shè)計(jì)問題來源于人機(jī)環(huán)境三個(gè)方面，它們之間不斷發(fā)生相互作用的影響，可以從以下幾個(gè)方面來考慮。能量方面，安全方面，人機(jī)工程方面，運(yùn)動(dòng)方面，制造方面，作用方面，裝配方面，運(yùn)輸方面，使用方面，材料方面，維修及回收應(yīng)用方面，幾何關(guān)系方面，費(fèi)用方面，信息方面，設(shè)計(jì)期限方面等。當(dāng)然，以上各方面都要注意與費(fèi)用方面相聯(lián)系來考慮，盡量降低整機(jī)的成本。1.1.21.1.2 要求明細(xì)表的內(nèi)容要求明細(xì)

15、表的內(nèi)容要求明細(xì)表的內(nèi)容包含著對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的全部要求愿望，必須從數(shù)量上和質(zhì)量上兩個(gè)方面闡明它們，編制具體的要求明細(xì)表。 （F） 要求 （W）愿望表 1-1 總體部分明細(xì)表制表：2009 年氣動(dòng)機(jī)械加工用機(jī)器人要求明細(xì)表通用機(jī)器人總體編號(hào) 01共 1 頁序號(hào)F(W)內(nèi)容更改日期原因負(fù)責(zé)人1-01F具有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)1-02F整機(jī)密封性好，防潮，適用各種場(chǎng)合1-03F機(jī)器人上身可以回轉(zhuǎn)1-04F機(jī)器人手臂可以伸縮1-05F機(jī)器人手腕可以回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)1-06F動(dòng)臂盡量輕1-07F手臂伸縮升降要緩沖1-08F整機(jī)外包鐵皮，全用密封膠1-09F外露螺釘用漆防銹1-10F氣壓缸工作可靠平穩(wěn)1

16、-11F氣路要安全合理，密封好，不泄氣1-12W最好把氣路安放在缸體內(nèi)1-13F動(dòng)力電機(jī)要有足夠大的功率，滿足安裝1-14F下部轉(zhuǎn)體寬大，為以后的附加件留空間41-15F機(jī)體防銹，防腐蝕1-16F外露非加工表面涂綠色防銹漆1-17F出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)停機(jī)，不損壞主要部件1-18F運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確可靠1-19F該機(jī)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件1-20F整機(jī)性能穩(wěn)定，能完成規(guī)定的動(dòng)作1-21F模塊化集中1-22F滿足強(qiáng)度要求的條件下，重量要輕1-23W工藝簡(jiǎn)單，制造方便1-24F整機(jī)設(shè)計(jì)制造出來美觀表 1-2 執(zhí)行系統(tǒng)明細(xì)表機(jī)械加工機(jī)器人通用機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)編號(hào) 02制表：2009 年共 1 頁序號(hào)F(W)內(nèi)容更改日期原

17、因負(fù)責(zé)人2-01F手臂最大工作半徑 1440mm2-02F手臂最大中心高 1380mm2-03F手臂伸縮行程范圍 0-600mm2-04F手臂水平位移速度 0.5m/s2-05F手臂垂直位移 300mm2-06F手臂升降速度 0.5m/s2-07F手臂繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng) 2202-08F手臂回轉(zhuǎn)速度 60/s2-09F手腕擺動(dòng) 902-10F夾持器相對(duì)縱軸轉(zhuǎn)動(dòng) 90，1802-11F可調(diào)機(jī)械擋塊定位2-12F定位精度在 0.5mm 以上 2-13F執(zhí)行系統(tǒng)安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的上面2-14F手臂可以在豎直方向升降2-15F手臂可以回轉(zhuǎn)2-16F手臂可以伸縮2-17F整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)用氣壓驅(qū)動(dòng)2-18F手臂伸縮

18、要求緩沖2-19F各部分運(yùn)動(dòng)互不干涉2-20F強(qiáng)度滿足的條件下盡量減輕重量2-21F檢測(cè)維修方便5表 1-3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)明細(xì)表機(jī)械加工機(jī)器人通用機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)編號(hào) 03制表：2009 年共 1 頁序號(hào)F(W)內(nèi) 容更改日期原 因負(fù)責(zé)人3-01F驅(qū)動(dòng)方式 氣壓3-02F控制方式 點(diǎn)位程序控制 1.2 功能原理設(shè)計(jì)功能原理設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一階段，是對(duì)產(chǎn)品成敗起決定作用的工作，功能原理設(shè)計(jì)是對(duì)系統(tǒng)工作原理提出新的構(gòu)思，期望通過這種新的構(gòu)思，使機(jī)械具有更好的使用效果，功能原理設(shè)計(jì)的目的是構(gòu)思出具有創(chuàng)新工作的原理方案，因此它的中心工作是找到實(shí)現(xiàn)功能的新的工作原理。 1.2.11

19、.2.1 問題的抽象化問題的抽象化抽象是在復(fù)雜事物中提取本質(zhì)核心，通過采用問題淘汰和問題擴(kuò)展的方法進(jìn)行抽象，得到抽象化的結(jié)果。本課題抽象結(jié)果為，能在一個(gè)柱體范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)的機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人。 1.2.21.2.2 功能分析功能分析明確功能目標(biāo)：對(duì)所要求明細(xì)表進(jìn)行抽象化后，得到系統(tǒng)功能所包含能量流，材料流和信號(hào)流的黑箱圖如下：能量 E E 機(jī)械能和損失能量材料 S S 處理后的材料中斷和起停 N N 反饋信號(hào) 1.2.31.2.3 功能組合功能組合功能分解為功能組合提供了組合元素，功能組合的目的是形成各種形式達(dá)到設(shè)計(jì)功能目標(biāo)和集合化，即功能結(jié)構(gòu)。顯然，功能結(jié)構(gòu)的多樣性與功能分解的合理與否有很

20、大關(guān)系。下面是執(zhí)行功能結(jié)構(gòu)：圖 1.1 機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人功能黑箱圖6 變速 起停 氣動(dòng)能 位置變化的夾持器 夾持器 圖 1.2 機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行功能結(jié)構(gòu)下面是機(jī)器人執(zhí)行結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能組合： 具有定軌跡運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手臂 圖 1.3 功能組合圖 1.31.3 解決原理解決原理解決原理在機(jī)械設(shè)計(jì)方法中又叫作用原理，所謂作用原理在本質(zhì)上就是把物理轉(zhuǎn)換機(jī)械能轉(zhuǎn)換結(jié)合機(jī)械運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)械能傳導(dǎo)手腕回轉(zhuǎn)伸縮性分離傳導(dǎo)傳導(dǎo)腰部升降腰部回轉(zhuǎn)傳導(dǎo)傳導(dǎo)結(jié)合合成功能結(jié)合傳導(dǎo)7學(xué)中的物理效應(yīng)體現(xiàn)在機(jī)械原理機(jī)構(gòu)中，達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的目的。尋找作用原理的目的，就是要找到一物理效應(yīng)，并將其與合適的機(jī)構(gòu)相結(jié)合，

21、最終形成解決問題的方案。改變物理效應(yīng)或改變特征都能獲得實(shí)現(xiàn)某一功能的解決原理。利用橫幅箱圖法，把所要尋求到的各個(gè)功能的各種解決原理收集在一起，構(gòu)成作用原理橫幅圖：從中選出三種組合方案：序號(hào)方案 功能 12341手臂伸縮齒輪齒條驅(qū)動(dòng)活塞油缸驅(qū)動(dòng)活塞氣缸驅(qū)動(dòng)凸輪推桿2手腕回轉(zhuǎn)活塞油缸驅(qū)動(dòng)活塞氣缸驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿3手部夾緊活塞氣缸驅(qū)動(dòng)活塞油缸驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)4控制閥手動(dòng)換向閥電磁換向閥液動(dòng)換向閥5定位電氣開關(guān)定位機(jī)械擋塊元件伺服定位系統(tǒng)6緩沖彈性緩沖元件液壓緩沖氣壓緩沖7過載保護(hù)保險(xiǎn)絲過載銷跳閘8故障顯示燈光顯示聲顯示超聲波顯示9漏電保護(hù)PC跳閘10測(cè)控絕緣材料單片機(jī)電腦11腰部回轉(zhuǎn)活塞氣缸驅(qū)動(dòng)活塞

22、油缸驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿12腰部升降活塞氣缸驅(qū)動(dòng)活塞油缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條凸輪推桿序號(hào)方案 功能 1 2 31手臂伸縮vo*2手腕回轉(zhuǎn)v*o3手部夾緊ov*4控制閥o*v5定位v*o6緩沖o*v7過載保護(hù)*ov8故障顯示v*o9漏電保護(hù)v*o10測(cè)控vo*11腰部回轉(zhuǎn)*vo12腰部升降*vo8 方案一：1.3-2.2-3.3-4.2-5.2-6.2-7.1-8.2-9.2-10.3-11.1-12.1方案二：1.1-2.1-3.2-4.3-5.1-6.3-7.3-8.1-9.1-10.1-11.2-12.2方案三：1.2-2.3-3.1-4.1-5.3-6.1-7.2-8.3-9.3-10.2-11

23、.3-12.3附圖： 伸縮氣缸 手臂齒輪齒條夾緊手部 手腕回轉(zhuǎn)部分 升降氣缸 腰部回轉(zhuǎn)氣缸 圖 1.4 方案一 手腕回轉(zhuǎn)液壓缸 夾緊油缸 手臂伸縮齒輪齒條 腰部升降油缸 腰部回轉(zhuǎn)油缸 圖 1.5 方案二9 手臂伸縮油缸 夾緊氣缸 手腕回轉(zhuǎn)油缸 腰部回轉(zhuǎn)油缸 腰部升降齒輪齒條圖 1.6 方案三 1.41.4 原理方案評(píng)價(jià)與決策原理方案評(píng)價(jià)與決策在確定了原理，反復(fù)論證了方案之后，要求對(duì)以上方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和決策。進(jìn)行方案評(píng)價(jià)必須有評(píng)價(jià)原則，衡量尺度和評(píng)價(jià)方法【1】。1.方案一：優(yōu)點(diǎn) 本方案除了夾持器外全是氣壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力源統(tǒng)一， 所用氣缸可外購，通用性好。此外，對(duì)安裝空間的要求也較小。 缺點(diǎn) 所用氣

24、壓缸價(jià)格相對(duì)較高，所以造成機(jī)器本身成本高。并且是全氣壓驅(qū)動(dòng)，因不同功用，所以對(duì)氣壓也要不同要求，要安裝減壓閥，這使得管路復(fù)雜化。2.方案二：優(yōu)點(diǎn) 本方案除了手臂伸縮端為齒輪齒條結(jié)構(gòu)外，其他均為液壓驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力源較統(tǒng)一，所用油缸均可外購，通用性好。 缺點(diǎn) 整個(gè)機(jī)器人的安裝需要較大空間。3.方案三：優(yōu)點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)件多，制造成本相對(duì)較低。 缺點(diǎn) 整個(gè)機(jī)器比較大，動(dòng)力源不統(tǒng)一。通過原理方案評(píng)價(jià)，綜合效果方案一為最佳，我們選擇方案一，作為我們的設(shè)計(jì)方案。 10第二章第二章 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)2.12.1 驅(qū)動(dòng)方案的分析與選擇驅(qū)動(dòng)方案的分析與選擇2.1.12.1.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系

25、統(tǒng)，按動(dòng)力源分為液壓，氣動(dòng)和電力三大類。根據(jù)需要也可以由這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這三類基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：1. 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出力：液壓壓力大，常在 20-70kgf/cm 輸出力可達(dá) 100kgf/cm 以上的力和力矩也大，可以得到較大的直線和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)抓取重量可達(dá) 100-800 kgf。傳動(dòng)性能：液壓壓縮小，傳動(dòng)平穩(wěn)，無沖擊沒，基本無傳動(dòng)帶滯后現(xiàn)象，反映較靈活最高速度可達(dá) 2m/s?？刂菩阅埽簤毫?，流量均易控制，可無級(jí)變速通過調(diào)節(jié)壓力流量，可較方便的控制輸出功率，可達(dá)較高的精度。使用維護(hù)性能：油液粘度對(duì)溫度變化敏感，當(dāng)溫度升高時(shí)，油粘度顯著下降。油液粘度的變化直接影響

26、系統(tǒng)，工作性能，對(duì)密封和配合體制造精度要求較高，漏油會(huì)影響正常工作污染環(huán)境而且易造成失火。11 圖 2.1 液壓原理圖體積重量：輸出相同的條件下，體積小重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下。壽命：潤(rùn)滑性能好，壽命長(zhǎng)。成本；液壓元件成本較高，油路較復(fù)雜，運(yùn)行成本較高。應(yīng)用：適用于抓取較大的機(jī)械手和機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制。2. 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖 2.2 氣壓原理圖 輸出力：壓縮空氣壓力低，一般 428kgf/cm 抓取重量小于 30kgf。傳動(dòng)性能：壓縮空氣粘度小，管路損失小流速大，氣動(dòng)傳動(dòng)可達(dá)較高速度，但高速平穩(wěn)性差沖擊嚴(yán)重?？刂菩阅埽旱退俨灰丝刂?，因?yàn)闅鈮簤嚎s性大，阻尼效果差，難于準(zhǔn)確定位。一般不能作伺服控制

27、。近年來國(guó)外研究出的氣壓伺服機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)定位精度高，速度快。12使用維護(hù)性能：能在高溫多粉塵等惡劣條件下工做，耐負(fù)荷，無發(fā)熱問題。沒有爆炸著火危險(xiǎn)，安全性好，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，但排氣噪音大要注意空氣中去除水分及系統(tǒng)潤(rùn)滑防銹問題。體積重量：壓力小，輸出力，體積大。壽命：空氣取之不盡，用過之后排入大氣不許回收處理，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。元件成本低，能量損失大。應(yīng)用：適用于抓取重量不大，而節(jié)拍快的作業(yè)。多用于點(diǎn)位控制，適于彈性握持和空氣吸附。3. 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖 2.3電氣原理圖輸出力：可得到中小程度的輸出力，抓取重量約 300 kg 左右。傳動(dòng)性能：動(dòng)作速度較快，最高可達(dá) 350-1000mm/s。控制性能:

28、 異步電動(dòng)機(jī)控制性能差，響應(yīng)速度慢，不易精確定位，但由于小慣量伺服電機(jī)研制成功，響應(yīng)速度大大增加。在中小輸出力時(shí)可接近液壓驅(qū)動(dòng)，定位精度高。使用維護(hù)性能：無配管，使用維護(hù)方便，統(tǒng)一采用電信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高。但不耐受過載荷，還要注意防爆。體積重量：直流伺服電機(jī)本身體積重量小，但加上齒輪，減速裝置后體積重量變大。壽命:較長(zhǎng)。成本:電機(jī)成本較貴。應(yīng)用:可適用于程序復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格的工業(yè)機(jī)器人。132.1.22.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，選擇哪一類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，要根據(jù)機(jī)器人的用途作業(yè)要求，機(jī)器人的性能規(guī)范，控制功能，維護(hù)的復(fù)雜程度，運(yùn)行功耗，性能與價(jià)格比以及現(xiàn)有條件等

29、綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合上述各因素，充分論證其合理性，可行性，經(jīng)濟(jì)性以及可靠性后進(jìn)行最終選擇。一般情況下，選擇如下：(1) 控制方式對(duì)物料搬運(yùn)（包括上、下料） 、沖壓用的有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人，低速重負(fù)載時(shí)可選用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；中等負(fù)載時(shí)可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；輕負(fù)載時(shí)可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；輕負(fù)載、高速時(shí)可選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，沖壓機(jī)器人手爪多選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。(2) 作業(yè)環(huán)境要求從事噴涂作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，由于工作環(huán)境需要防爆，考慮到其防爆性能，多采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和具有本征防爆的交流電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。水下機(jī)器人、核工業(yè)專用機(jī)器人、空間機(jī)器人，以及在腐蝕性、易燃易爆氣

30、體、放射性物質(zhì)環(huán)境中工作的移動(dòng)機(jī)器人，一般采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。如要求在潔凈環(huán)境中使用，則多要求采用直接驅(qū)動(dòng)（Direct DriveDD）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。(3) 操作運(yùn)行速度對(duì)于裝配機(jī)器人，由于要求其有較高的點(diǎn)位重復(fù)精度和較高的運(yùn)行速度，通常在運(yùn)行速度相對(duì)較低（4.5m/s）的情況下，可采用 AC、DC 或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；在速度、精度要求均很高的條件下，多采用直接驅(qū)動(dòng)（DD）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，要求有最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

31、、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。特別是像機(jī)器人末端執(zhí)行器（手爪）應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動(dòng)機(jī)，尤其是要求快速響應(yīng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且具有較大的短時(shí)過載能力。這是伺服電動(dòng)機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用的先決條件。由此可見，本機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人當(dāng)然也采用了氣動(dòng)程序控制系統(tǒng)。2.22.2 緩沖方案的分析及選擇緩沖方案的分析及選擇工業(yè)機(jī)器人在工作時(shí)由于運(yùn)動(dòng)的速度較快（200-2000mm/s） ，慣性力較大。因此，在啟動(dòng)和停止時(shí)就會(huì)發(fā)生震動(dòng)和沖擊。如果沖擊力過大，將使機(jī)器人的有關(guān)部件發(fā)生松動(dòng)，甚至發(fā)生破碎或飛出工件等事故。尤其是高速的機(jī)器人，這個(gè)問題更為突出，需要注意解決。1

32、4目前緩沖機(jī)械沖擊的辦法是，一面從機(jī)械機(jī)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)著手，采用剛性較好，精度較高的部件結(jié)構(gòu)。更主要的是在傳動(dòng)系統(tǒng)中加裝緩沖裝置和定位裝置，以緩和或消除沖擊，減少振動(dòng)，從而保證機(jī)器人的定位精度。下面對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能量作一個(gè)分析【2】。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能量： （2-1） 22000GVSAPE式中,驅(qū)動(dòng)壓力，kg/mm ; 活塞有效截面積，mm0P20A2運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量，kg ; 機(jī)器人最大速度，mm/sG0V減速行程，mm.S要想控制減速度，以緩和沖擊，必須在減速過程中逐漸吸收機(jī)器人的能量，并同時(shí)減少驅(qū)動(dòng)能量。右圖為控制減速度的方法。單靠減少驅(qū)動(dòng)能量，最大限度地使驅(qū)動(dòng)，趨近于零，而則靠摩擦阻力來消耗，但需

33、要很長(zhǎng)的行程才0P0AS20/ 2GV能緩沖，達(dá)不到高速的要求。采用回油節(jié)流吸收能量的方法，可吸收吸收20/ 2GV運(yùn)動(dòng)能量能在較短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)緩沖，既減少驅(qū)動(dòng)能量，又吸收運(yùn)動(dòng)能量，可取得更好的效果。 減少驅(qū)動(dòng)能量 吸收運(yùn)動(dòng)能量 圖 2.4 能量的緩沖方式用于機(jī)器人的緩沖裝置可以分為內(nèi)緩沖和外緩沖兩種。內(nèi)緩沖主要有端部緩沖，切斷油路緩沖和任意定位緩沖等。外部緩沖主要有機(jī)械緩沖器和液壓緩沖器等。本機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人為了達(dá)到定位精度的要求，采用了外部液壓緩沖器進(jìn)行緩沖。當(dāng)緩沖行程為 20-40mm 時(shí)，緩沖時(shí)間只需要 0.03-0.04 秒。對(duì)于高速度，慣性負(fù)載降低驅(qū)動(dòng)能進(jìn)油節(jié)流油泵卸載回油節(jié)流蓄

34、能器吸能回油溢流彈性件吸能15較大的情況，可采用兩級(jí)緩沖阻尼油缸，如通用機(jī)器人就采用二級(jí)緩沖阻101BJS尼油缸。采用氣液聯(lián)合傳動(dòng)，是一種使氣動(dòng)機(jī)器人速度平穩(wěn)的有效方法，氣缸提供動(dòng)力，油缸可以帶動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，還邊可采用液壓緩沖裝置。本機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人的液壓緩沖器也采用了氣液轉(zhuǎn)換缸結(jié)構(gòu)，這就使本氣動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)【3】。 16第三章第三章 緩沖裝置分析與計(jì)算緩沖裝置分析與計(jì)算 3.13.1 緩沖裝置的分析緩沖裝置的分析機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性大致有三種：第一種：沒有緩沖裝置的機(jī)器人，啟動(dòng)時(shí)加速度及定位的減速度都很大，必然都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的沖擊【4】。 （如曲線圖 1）圖 3.1 啟動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)器人的沖擊

35、第二種：有一般緩沖裝置的機(jī)器人，按曲線 2 運(yùn)動(dòng)，緩沖行程中減速度及平均速度都比較小，定位時(shí)速度及減速度都趨進(jìn)于 0，無明顯沖擊現(xiàn)象。第三種：具有特殊緩沖裝置的機(jī)器人，運(yùn)動(dòng)如曲線 3。行程速度很高，但最大減速度及平均速度卻很小，定位時(shí)減速度為 0。所以機(jī)器人運(yùn)行非常平穩(wěn)，定位精度高，但按曲線 3 運(yùn)動(dòng)時(shí)，減速行程較長(zhǎng)，降低平均速度，延長(zhǎng)了機(jī)器人的運(yùn)行時(shí)間，因此選擇適宜的減速度值，負(fù)荷較輕，速度較高的機(jī)器人，平均減速度可選2030 米/秒2，重負(fù)荷機(jī)器人則可選 90 米/秒2的減速度【5】。3.23.2 緩沖計(jì)算緩沖計(jì)算(1) 平均減速度，緩沖行程長(zhǎng)度及緩沖時(shí)間的計(jì)算【6】。 公式 （3-1）2

36、SVt2at17 其中，緩沖行程長(zhǎng)度，S0.5m 緩沖前瞬時(shí)速度V0.5m/s 平均減速度 a 取230m/ s 代入公式解得緩沖時(shí)間t0.017s(2) 機(jī)器人按等加速，等速，等減速時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算【7】。 公式 （3-2） 21(v/2L)L2v/2LT= 其中總行程長(zhǎng)度 平均速度 S 0.5mv 0.5m/s 加速度與減速度比值 代入值到公式得運(yùn)動(dòng)時(shí)間 T=6s 1(3) 機(jī)器人的慣性力計(jì)算 公式 （3-3）GaGvggtF 其中 重力加速度 2g9.8/m s 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部件及抓取工件重量G114kg 加速度代入公式得慣性力 2a30/m sF342N(4) 定位精度計(jì)算 公式 （3

37、-4） Ggkxa 其中：加速度 2a30m/s 運(yùn)動(dòng)件及抓取工件重量 G114kg 重力加速度2g 9.8/m s 機(jī)械剛度k1.2 代入 x0.29mm 3.33.3 定位誤差計(jì)算定位誤差計(jì)算由主要設(shè)計(jì)參數(shù)知：夾持器要夾的零件尺寸在 50268mm 之間【8】。 公式 （3-5） 22R2Ysin rL 所以（1） 當(dāng)夾持直徑為 50mm 工件時(shí)，取毫米，則Y1.218據(jù)公式22220225625R2Ysin r2 1.2 sin 702.4 0.94L260mm（2） 當(dāng)夾持直徑為 268mm 工件時(shí)，取，則Y1.2mm據(jù)公式22220213417956R2Ysin r2 1.2 sin

38、 702.4 0.94L8502mm 圖 3.2 一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)手爪 圖 3.3 直徑 R 與長(zhǎng)度 L 的關(guān)系從圖 2 可以看出，要使 Y 變化在 3 毫米以下，亦即 X 的變化在 3 毫米以下，當(dāng)直徑為 50 毫米時(shí)，L 值小于 260 毫米即可。當(dāng)直徑為 268 毫米時(shí)，L 值須大于8502 毫米。因此，手爪應(yīng)抓取 50268 毫米之間的零件【9】。3.43.4 綜合分析綜合分析表 3-1 機(jī)器人（抓重 20 公斤）常用緩沖方法及定位精度機(jī)器人類型運(yùn)動(dòng)速度毫米/秒常用緩沖方法常用定位方法及重復(fù)定位精度3001. 汽缸端部節(jié)流緩沖裝置。2. 平穩(wěn)性要求不高機(jī)械擋塊或多點(diǎn)定位擋塊機(jī)構(gòu)。毫米02.

39、023006001. 汽缸端部緩沖裝置。2. 緩沖回路。3. 液壓緩沖。機(jī)械擋塊或多點(diǎn)定位擋塊機(jī)構(gòu)。毫米02. 02氣 動(dòng) 機(jī) 器 人60010001. 液壓緩沖器。2. 通過擺動(dòng)導(dǎo)桿和滑槽擺桿變速驅(qū)動(dòng)。液壓緩沖上擋塊機(jī)構(gòu)。毫米5 . 02193001. 油缸端部緩沖裝置。2. 多點(diǎn)定位簡(jiǎn)單緩沖回路。1. 機(jī)械擋塊或緊靠油缸端部毫米02. 012.關(guān)閉電磁閥實(shí)現(xiàn)任意定位。3006001.油缸端部緩沖裝置（加長(zhǎng)柱塞） 。2.緩沖回路。3.貯能器。4.多變速緩沖。5.電液比例閥。1.機(jī)械擋塊或緊靠油缸端部 毫米02. 012.關(guān)閉電磁閥實(shí)現(xiàn)任意定位。液 壓 機(jī) 器 人60010001. 多變速緩沖

40、回路與貯能器并用。2. 電液比例閥。3. 伺服閥。1. 電液比例定位。2. 電液伺服定位。 毫米5 . 023. 機(jī)械擋塊。毫米05. 05 . 03001. 反接制動(dòng)。2. 機(jī)械緩沖。1. 吊車制動(dòng)器。2. 機(jī)械擋塊定位。毫米05. 023006001. 反接制動(dòng)。2. 用脈沖馬達(dá)驅(qū)動(dòng)降低脈沖頻率。3. 緩沖汽缸（油缸）。1. 制動(dòng)器。2. 脈沖數(shù)。毫米02. 02 電 動(dòng) 機(jī) 器 人60010001. 反接制動(dòng)。2. 緩沖汽缸。3. 控制脈沖頻率。1. 制動(dòng)器。2. 脈沖數(shù)。機(jī)械式機(jī)器301201. 凸輪機(jī)構(gòu)。機(jī)械結(jié)構(gòu)20人2. 擺動(dòng)導(dǎo)桿。毫米05. 0221第四章第四章 氣路的分析與計(jì)算

41、氣路的分析與計(jì)算4.14.1 氣路的一般分析氣路的一般分析氣路與油路的區(qū)別之一是，前者是一個(gè)動(dòng)力站來集中供氣，而后者是一單位分散供油。因此，在設(shè)計(jì)和分析氣路時(shí)，處處要從集中供氣的特點(diǎn)著眼。首先，考慮動(dòng)力的合理分布和利用。氣路工作的特點(diǎn)是：1 在各個(gè)工作地點(diǎn)全部氣動(dòng)裝置同時(shí)都在工作的情況是很少的；2 每個(gè)氣動(dòng)裝置的壓縮空氣消耗量也不是固定的。有時(shí)要求量很大，而有時(shí)卻很小或相同。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)空氣壓縮機(jī)的功率，排氣量和工作壓力的選擇，應(yīng)該有適當(dāng)?shù)姆治龊陀?jì)算。其次，是網(wǎng)路的合理布置。對(duì)于網(wǎng)路的設(shè)計(jì)要求是：1 線路最短，并盡量做到拐彎少；2 盡量少采用供應(yīng)較少而且較貴的橡膠軟管；3 控制閥以及其它

42、輔助裝置少【10】。第三，是保證各部分工作運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上的協(xié)調(diào)。由于空氣介質(zhì)的可壓縮性，氣壓的能量轉(zhuǎn)換過程較為復(fù)雜，而且不夠穩(wěn)定。因此，在運(yùn)用“一閥控制多缸”原則時(shí)，還必須同時(shí)考慮多缸協(xié)調(diào)問題。在設(shè)計(jì)氣路，選用控制閥和輔助裝置時(shí)，必須考慮這個(gè)因素【11】。4.24.2 壓縮空氣管道管徑和壓力降的計(jì)算壓縮空氣管道管徑和壓力降的計(jì)算由貯氣罐輸出的壓縮空氣，經(jīng)管道各種接頭，控制閥和輔助裝置而最后到氣動(dòng)工作機(jī)械時(shí)，往往有兩種損失： 第一種：由于管道接頭及各種裝置漏氣，使實(shí)際使用到的氣量較貯氣罐中輸出的為少。 第二種：由于壓縮空氣在管路中流動(dòng)，發(fā)生摩擦阻力，使壓力下降。在設(shè)計(jì)和安裝氣壓網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)使以上兩種

43、損失達(dá)到最少。前者應(yīng)在管路接頭處和各種附設(shè)裝置中無漏氣現(xiàn)象，而后者應(yīng)使管路安裝時(shí)盡量避免彎曲，少加接頭等【12】。（1）壓縮空氣管道管徑的確定不同的管段應(yīng)采用不同的計(jì)算流量作為計(jì)算管徑和壓力降的依據(jù)。直接供給一個(gè)用氣設(shè)備支管的計(jì)算流量，就是這項(xiàng)設(shè)備的銘牌最大排氣量。對(duì)于供給兩個(gè)以上的用氣設(shè)備的支管，該支管供給范圍可能出現(xiàn)的實(shí)際最大消耗量，即為此支管的計(jì)算流量【13】。 管道內(nèi)徑的基本計(jì)算公式： (m) （4-1）4d3600G 22 式中，d管道內(nèi)徑（m） G介質(zhì)的質(zhì)量流量（kg/n） 介質(zhì)的流動(dòng)速度（m/s） 介質(zhì)的重度（kg/m ）3（2）管道壓力降的計(jì)算管道壓力降包括兩部分，即沿程直線管

44、段的壓力降和介質(zhì)在流徑非直線管段（如變徑管，彎管，閥門，三通等）處的壓力降（也稱局部阻力損失）之和【14】。 (kg/m ) （4-2）dppz 2式中，dp管道內(nèi)總壓力降（kg/m ）2 沿程直線管道的壓力降（kg/m ）p2介質(zhì)流經(jīng)非直線段的壓力降（kg/m 或毫米水柱）z2（3） 直線管道段壓力降的計(jì)算公式p （kg/m ） （4-3）22lpdg 2式中，摩擦系數(shù) l管道長(zhǎng)度（m）g重力加速度（m/s ）d, , 意義與式 7.1 相同【15】。2廠區(qū)壓縮空氣管道流速，一般取 8-10m/s，用氣車間壓縮空氣管道流速，一般取 8-15m/s。摩擦系數(shù)值，決定雷諾數(shù)以及管道內(nèi)表面的粗糙程

45、度。雷諾數(shù)： （4-4） 6Re36 10v dGgd式中，Re雷諾數(shù) 動(dòng)力粘度（kgs/m ）2當(dāng)雷諾數(shù) Re 在 2300 以下時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)可以認(rèn)為是層流，此時(shí)摩擦系數(shù)值時(shí)，按下式算出： （4-5）64Re當(dāng)雷諾數(shù)在 3000-100000 時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)屬于絮流，摩擦系數(shù)可以按下式算出： （4-6）0.250.3164Re當(dāng)雷諾數(shù)在 10 -10 時(shí)，摩擦系數(shù)值僅與管道內(nèi)壁的粗糙度有關(guān)，而與 Re58無關(guān)，其值可按下式求出： （4-7） 21(1.142log)d23式中，d管道內(nèi)徑（mm） 管道內(nèi)壁的絕對(duì)粗糙度（mm）（4）管道的壓力降的計(jì)算i.公式計(jì)算法 （毫米水柱） （4-8）gvz

46、22 式中，局部阻力系數(shù)ii. 當(dāng)量長(zhǎng)度法把局部阻力折合成直線管段的阻力，然后按普通直線管道阻力的公式來進(jìn)行計(jì)算。一般在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，采用局部阻力系數(shù)方法來計(jì)算局部阻力。對(duì)于介質(zhì)輸送壓力遠(yuǎn)大于用戶所需用的壓力，并不需要特別精確計(jì)算壓力降的，可用當(dāng)量長(zhǎng)度法，此法計(jì)算局部阻力較簡(jiǎn)便。按上述方法計(jì)算出管道直徑以后，再進(jìn)行圓整。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇使用的標(biāo)準(zhǔn)元件進(jìn)行裝配即可【16】。24 第五章第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性是指，產(chǎn)品所具有的技術(shù)含量和成本之間一個(gè)結(jié)合點(diǎn)。其往往能決定一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成敗與優(yōu)劣。因?yàn)樵O(shè)計(jì)出來的一個(gè)產(chǎn)品最終是要面向市場(chǎng)，其技術(shù)成分決定其立于科技與時(shí)代前沿，而

47、其價(jià)格的高低又能決定其市場(chǎng)的親和度和占有率。因此對(duì)產(chǎn)品作一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是必要的。一個(gè)好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，不僅要安全可靠的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定的功能，而且還要考慮設(shè)計(jì)的費(fèi)用，制造費(fèi)用以便降低成本，評(píng)價(jià)產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)該從產(chǎn)品的技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響反復(fù)強(qiáng)調(diào)進(jìn)行綜全分析和比較，它貫徹在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中。技術(shù)評(píng)價(jià)是以所設(shè)計(jì)的反復(fù)強(qiáng)調(diào)案能否實(shí)現(xiàn)所要求的功能及實(shí)現(xiàn)程度為中心，評(píng)價(jià)方案在技術(shù)上的先進(jìn)性，可靠性，可行性和實(shí)用性。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人，是通過對(duì)驅(qū)動(dòng)方式的性能，功率以及各種方案的綜合論證等方面的實(shí)際經(jīng)濟(jì)可行性，進(jìn)行的優(yōu)化選擇與改進(jìn)，因此具有良好的經(jīng)濟(jì)性能，既可以完成工作需求又能節(jié)省能

48、源，另外還可以避免原材料的浪費(fèi)。這與我們要建設(shè)一個(gè)集約型社會(huì)的主題相吻合。在設(shè)計(jì)的過程中，我們有幸到一汽大眾公司去調(diào)研，這對(duì)本次設(shè)計(jì)大有裨益。而該機(jī)器人也是在此基礎(chǔ)上開展的。事實(shí)顯示，工業(yè)機(jī)器人代替人工勞作能夠大大降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率.即可以節(jié)省不必要的人力，又有良好的經(jīng)濟(jì)性能.非常具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。由于時(shí)間匆忙，未能全面而詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)其更優(yōu)化的產(chǎn)品，這確是遺憾。希望在以后的設(shè)計(jì)中一定要設(shè)計(jì)更優(yōu)秀的產(chǎn)品，具有更加全面而突出的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，更節(jié)能，更高效，更環(huán)保，使之符合時(shí)代和社會(huì)的主題。25總總 結(jié)結(jié)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是機(jī)械加工用工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過查閱資料和文獻(xiàn)，對(duì)目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外的一些工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及工作原理有了一定的了解和認(rèn)識(shí)?；诓殚嗁Y料，論證分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，這種機(jī)器人的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在理論上是可行的。但是任何理論的產(chǎn)品都需要在實(shí)踐中得到進(jìn)一步的檢驗(yàn)，所以該機(jī)具有待于進(jìn)一步與實(shí)踐相結(jié)合，以便趨于完善與合理。在本次設(shè)計(jì)中，主要完成如下